Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» «Утверждаю» Проректор по научной работе __________ Кузнецов А. П. «___»____________ 2008 г. ПРОГРАММА вступительного экзамена в аспирантуру по специальности 01.04.07 «Физика конденсированного состояния» Минск 2008 Составители: Квасов Николай Трофимович – зав. кафедрой физики, доктор физ.-мат. наук, профессор Савилова Юлия Ивановна – кандидат технических наук, доцент кафедры физики Сергеев Иван Иванович – кандидат физ.-мат. наук, доцент, доцент кафедры физики Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры физики (протокол №__ от «__»______ 2008 г.) Заведующий кафедрой___________ Квасов Н. Т. Одобрена и рекомендована к утверждению методической комиссией факультета компьютерных систем и сетей (протокол №__ от «__»____ 2008 г.) Председатель ______________ Мельник Н. И. 1. Основные закономерности строения кристаллов 1.1 Пространственная решетка. Выбор элементарной ячейки. Симметрия кристаллов. Точечные и пространственные группы симметрии. Обратная решетка. Типичные кристаллические структуры. 1.2 Классификация кристаллов по типам их связи: ионные, ковалентные, металлические, молекулярные, водородные. Сопоставление различных типов связей. 1.3 Методы определения структуры кристаллов: рентгеноструктурный анализ, электронография, электронная микроскопия, нейтронография. 2. Дефекты в кристаллах. 2.1 Классификация дефектов кристаллической решетки. 2.2 Точечные дефекты. Образование и взаимодействие точечных дефектов. Отжиг точечных дефектов. 2.3 Краевые и винтовые дислокации. Размножение и движение дислокаций. Взаимодействие дислокаций. Частичные дислокации. Понятие о дисклинациях. 2.4 Двумерные и трехмерные дефекты. 3. Твердые растворы и химические соединения металлов. 3.1 Фазовые диаграммы:эвтектического типа, перитектического типа, с образованием химических соединений, тройных соединений. 3.2 Фазовые превращения.Правило фаз Гиббса. 3.3.Твёдые растворы. 3.4.Интерметаллические соединения. 4.Диффузия. 4.1. Математическое описание диффузии. 4.2.Механизмы диффузии. 4.3.Диффузия в твёдых растворах замещения и внедрения. 4.4.Движущая сила диффузионного переноса. 4.5. Диффузия в поле напряжений. Электроперенос. 4.6.Методы определения коэффициентов диффузии. 5.Тепловые свойства твёдых тел. 5.1.Особенности теплового движения в твёдых телах.Гармоническое приближение.Теплоёмкость твёдых тел,закон Дюлонга и Пти. 5.2.Классическая теория теплоёмкости Эйнштейна. Фононы. Теория Дебая.Расчёт дебаевского спектра. 5.3.Колебания в кристалле как в дискретной системе. Случай одномерной цепочки атомов. Колебания в кристаллах со сложным базисом. Оптические и акустические фононы. Фононные спектры в твердых тел.Характеристическая температура. 5.4.Ангармонизм колебаний атомов в кристаллах и природа теплового расширения. Связь коэффициента теплового расширения с температурой плавления. 6.Электроны в твёдых телах. 6.1.Уравнение Шрёдингера.Одноэлектроное приближение.Теорема Блоха.Модель Кронига-Пенни. 6.2.Зоны Бриллюэна. Квазиимпульс и скорость электрона в кристалле.Заполнение зон электронами: металлы, полупроводники, диэлектрики. 6.3.Эффективная масса электрона.Тензор эффективной массы. 6.4.Поверхность Ферми.Плотность состояний. Построение поверхности Ферми по методу Харрисона. 6.5.Форма изоэнергетической поверхности вблизи экстремальных точек зоны Бриллюэна. 6.6.Распределение Ферми-Дирака.Энергия Ферми и еq зависимость от температуры. 6.7.Эксперементальные методы определения электронной структуры твёдых тел. 7.Кинетические явления в твeрдых телах. 7.1.Кинетическое уравнение Больцмана. Интеграл столкновений. Время релаксации. 7.2.Расчет кинетических эффектов для стандартной зоны.Плотность электрического тока и потока энергии. 7.3.Электропроводность твердых тел. Концентрация и подвижность носителей тока в полупроводниках, влияние температуры. Температурная зависимость электросопротивления металлов. Правило Матиссена. Влияние дефектов и примесей на электропроводность металлов и полупроводников.Электропроводность тонких пленок. 7.4.Соотношения Онзагера для процессов переноса. Термоэлектрические эффекты. Гальваномагнитные и термомагнитные эффекты. 7.5.Теплопроводность твердых тел. Решеточная и электронная теплопроводность. Теория Дебая И Пайерлса. Фонон-фононное рассеяние. Закон Видемана-Франца. Фотонная и экстионная теплопроводность. 7.6.Сверхпроводимость.Высокотемпературная сверхпроводимость. 8.Магнитные свойства твердых тел. 8.1.Физическая классификация магнетиков. 8.2.Диамагнетизм. Теория Ланжавена. Диамагнетизм сферически несимметричных систем. Диамагнетизм Ландау. 8.3.Парамагнетизм. Учет пространственного квантования в классической теории парамагнетизма. Законы Кюри и Кюри-Вейса для парамагнетиков. Парамагнетизм электронов проводимости. 8.4.Ферромагнетизм. Теория Вейса. Зависимость намагниченности от поля. Обменное взаимодействие. Ферромагнитные домены. Стенки Блоха и стенки Нееля. Намагничевание ферромагнетиков во внешнем магнитном поле. 8.5. Антиферромагнетизм и ферримагнетизм. Магнитная структура антиферромагнетиков, особенности обменного взаимодействия. Свойства антиферромагнетиков в слабых и сильных магнитных полях. Кристаллическая и магнитная структура ферримагнетиков. Ферриты в сильных магнитных полях. 9. Свойства диэлектриков. 9.1 Классификация и виды поляризации диэлектриков. 9.2 Выделение различных вкладов поляризации из частотной зависимости диэлектрической проницаемости. 9.3 Поляризация неполярных диэлектриков. Поляризация ионных кристаллов. 9.4 Поляризация дипольных диэлектриков. Поляризация сегнетоэлектриков и электретов. Литература 1. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М., Наука, 1978. 2 Вейсс Р. Физика твердого тела., М.,Атомиздат, 1968. 3 Уэрт Ч., Томсон Р. Физика твердого тела., М., Мир, 1969. 4 Шаскольская М.П. Кристаллография. М., Высшая школа, 1976. 5 Келли А., Гровс Г. Кристаллография и дефнкты в кристаллах, М., Мир, 1966. 6 Хирт Дж. Лоте И. Теория дислокаций. М., Атомиздат, 1972. 7 Сб."Точечные дефекты в твердых телах".М., Мир. 1979. 8 Блэйкмор Дж. Физика твердого состояния. М., Металлургия. 1972. 9 Блатт Ф. Физика электронной проводимости в твердых телах. М., Мир, 1971. 10 Вонсовский С.В. Магнетизм. М., Мир, 1971. М., Наука, 1971. 11 Кринчик Г.С. Физика магнитных явлений. Изд. МГУ, 1976. 12 Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. М., Металлургия, 1978. 13 Шульце Г. Металлофизика. М., Мир, 1971. 14 Русаков А.А., Рентгенография металлов. М., Атомиздат, 1977. 15 Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия., М., Металлургия, 1982. 16 Горбачев В.В., Спицына Л.Г. Физика полупроводников и металлов. М., Металлургия, 1976. 17 Чопра К.Л. Электрические явления в тонких пленках. М., Мир, 1972. 18 Уманский Я.С. Скаков Ю.А. Физика металлов. М., Металлургия, 1978. 19 Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. М., Высш. школа, 1985.